(UFPB 2010) Leis de Newton

Um avião é autorizado a decolar, mas a aeromoça se esquece de travar as rodas do carrinho de alimentos que se encontra no corredor, na parte da frente do avião. Admita que as rodas desse carinho estão bem polidas, de modo que o atrito entre elas e o piso do avião seja desprezível. Três observadores, localizados nos pontos especificados a seguir, fazem considerações acerca do movimento do carrinho enquanto o avião acelera para decolar.
* O primeiro observador está parado na pista, ao lado do avião.
* O segundo observador está sentado em uma poltrona, no interior do avião, com o cinto de segurança afivelado.
* O terceiro observador está na pista, deslocando-se em linha reta e paralelamente ao avião, com velocidade constante em relação ao primeiro observador.

Nesse contexto, identifique as afirmativas corretas:
I. O primeiro observador, fundamentado pela Lei da Inércia, deduz que o carrinho não entra em movimento.
II. O segundo observador constata que o carrinho adquire um movimento; entretanto, ele não pode aplicar as leis de Newton para explicar esse movimento.
III. O terceiro observador afirma que esse carrinho está se deslocando com velocidade constante.
IV. O primeiro observador pode ser considerado como um sistema de referência inercial para descrever o movimento do carrinho.
V. O segundo e o terceiro observadores não podem ser considerados como sistemas de referência inerciais.

(Gostaria de uma explicação mais detalhada sobre cada afirmativa, pois não consegui entender as que vi.)

I. Verdadeiro.

Por inércia, o carrinho em repouso tende a permanecer assim. Não havendo atrito entre ele e avião, é como se o chão do avião acelerasse para frente e o carrinho continuasse parado em relação a terra.

II. Verdadeiro.

O segundo observador está parado em relação a si mesmo. No referencial dele, é o carrinho quem está acelerado e vindo em sua direção; essa aceleração a princípio é inexplicável, haja vista a ausência de forças sobre o carrinho, e isso justifica a impossibilidade de aplicação das leis de Newton.

III. Falso.

Um corpo acelerado em relação a um referencial inercial (terra) não pode aparentar velocidade constante em relação a outro referencial inercial (observador 3).

IV. Verdadeiro.

O primeiro observador está em repouso em relação a terra, logo pode ser considerado um referencial não inercial.

V. Falso.

O terceiro observador, em contraste com o primeiro, pode ser considerado como referencial inercial pois sua aceleração é nula em relação a terra.

Algumas dúvidas:

hoodoomends escreveu:
III. O terceiro observador afirma que esse carrinho está se deslocando com velocidade constante.

Robson Jr. escreveu:
III. Falso.
Um corpo acelerado em relação a um referencial inercial (terra) não pode aparentar velocidade constante em relação a outro referencial inercial (observador 3).

Faz sentido isso que você falou, porém no gabarito oficial a resposta está como Verdadeiro.

hoodoomends escreveu:
IV. O primeiro observador pode ser considerado como um sistema de referência inercial para descrever o movimento do carrinho.

Robson Jr. escreveu:
IV. Verdadeiro.
O primeiro observador está em repouso em relação a terra, logo pode ser considerado um referencial não inercial.

Acho que no item IV você se enganou, não? Seria um referencial inercial, por isso o item está certo?

Robson Jr. escreveu:
V. Falso.
O terceiro observador, em contraste com o primeiro, pode ser considerado como referencial inercial pois sua aceleração é nula em relação a terra.

E aqui não seria em contraste com o segundo, que estaria em referencial não inercial?

Estou com muitas dúvidas em relação a essa questão de referencial. Peço, por favor, que comentem as alternativas (já postaram um comentário explicativo, porém, apesar de bastante interessante em alguns aspectos, está em desacordo com o gabarito).

1) o primeiro e o terceiro observadores podem ser considerados como referenciais inerciais. São referenciais não acelerados.

2) o carrinho não tem atrito com o chão. O observador em repouso o vê em repouso. O observador em MU o vê em MU (velocidade relativa).

apenas V é falsa.

Ah... o carrinho, no caso, estava "parado"? Ele só passaria a se deslocar se houvesse atrito? Curioso isso... pensei numa situação completamente distinta.

UP...

A opção III é verdadeira. Com base na composição de movimentos temos:
Velocidade do carrinho-3o. observador=  velocidade do carrinho-1o observador + velocidade do 3o. observador-1o observador => Velocidade do carrinho-3o. observador = zero + velocidade do 3o. observador-1o observador
Ou seja: o carrinho estará se deslocando em velocidade constante para o 3o. observador

Não entendi a III afirmação..Alguém poderia dar uma ajudinha? Obrigada